图像编码ppt
合集下载
《图像编码》PPT幻灯片PPT
游程长度编码
❖基本原理
对二值图像的每一扫描行来看，总是由若干段连着的黑象素段和 连着的白象素段组成，分别称为“黑长”和“白长”。黑长和白 长总是交替发生。对于不同长度按其发生概率分配以不同长度的 码字，这就是游程长度编码(RLC)。
设二值图象中有长度为1, 2, …，N等不比特率，必须知道图像游程长度的概率分布。这是 十分复杂的测量技术，往往采用某些实用的游程长度概率模型来计算。
准最佳可变长编码
线性码（A码）
线性码是一种码字的长度近似地正比于游程长度，常称为A码。它对每 一个游程长度分配一个或多个固定长度块的二进制码字。如果每一块 有N个比特，则称为AN码。
即每个象素的熵h为用游程长度编码所得的最小比特率的估计值
为了进一步减小比特率，可以将黑长和白长分开分开分别编码，因为它们
出现的概率不同。
N
H w Piw log Piw i 1
H
－－白长熵
w
Piw 白长为 i的概率
对白长进行最优编码后，应该有：
Hw Bw Hw 1 Bw为平均比特数
令Ew为表示白长的平均长度
其后，该委员会与CCITT/SG VIII合并，组成了JPEG(Joint Photograhic Coding Experts Group)。
标准化的要求条件转到使更多的应用环境都能使用标准化编码的目 标上，应用对象扩大到了彩色传真、静止图像、电话会议、印刷及 新闻图片的传送上。 图像表示的对象将硬拷贝也包括了进去，分辨率也从软拷贝用的低 分辨率到硬拷贝用的高分辨率的较宽范围。
于是，
N
Ew iPiw i1
hw
bw
hw
1 Ew
hw
Hw Ew
,
第2课图像编码课件(共12张PPT)四下信息科技浙教版2023
图像尺寸一般用像素表示，通 常像素越多，图像尺寸越大，清晰 度越高。
一、认识数Байду номын сангаас图像
小知识：
像素是组成数字图像的最小单位，通常用于衡量图像的清晰度。如数字图 像的分辨率1200×900，表示水平方向有1200个像素，垂直方向有900个像素， 一共有1080000个像素。一般情况下，像素越多，图像越清晰，细节越丰富。
二、图像数字化
图像数字化过程
三、数字图像的应用
思考：数字图像越来越普及，一般都有哪些地方用到？ 航空航天 生物医学 工业工程 文化艺术
三、数字图像的应用
航空航天
生物医学
四、拓展
数字图像可以分为矢量图和位图。 矢量图不会因缩放而失真，任意放大都不会影响其清晰度； 位图放大时，可能会出现模糊或失真的现象。
五、练习
假设用“0”代表白色方格、“1”代表黑色方格，请根据左图在 右图中填写对应的编码。
谢谢聆听
数字图像分辨率 1200×900
数字图像分辨率 400×300
二、图像数字化
图像数字化： 相机、手机等数字设备将采集到的画面转化成计算机能处理的
数字图像的过程。在数字图像文件中，每个像素都由二进制数表示。
二进制： 二进制只有两个基本符号“0”和“1”，采用逢二进一的进位
规则。如十进制的10表示的数值是10，二进制的10表示的数值是2。
第2课 图像编码
浙摄版2023版 四年级下册
学习目标
1.数字图像的认识 2.图像数字化的过程 3.数字图像的应用
复习引入
数字化：将复杂多样的信息转化为计算机可以识别并处理的数据的过程。 数字图像：按照一定规则编码生成的图像文件，计算机才能处理。
一、认识数字图像
一、认识数Байду номын сангаас图像
小知识：
像素是组成数字图像的最小单位，通常用于衡量图像的清晰度。如数字图 像的分辨率1200×900，表示水平方向有1200个像素，垂直方向有900个像素， 一共有1080000个像素。一般情况下，像素越多，图像越清晰，细节越丰富。
二、图像数字化
图像数字化过程
三、数字图像的应用
思考：数字图像越来越普及，一般都有哪些地方用到？ 航空航天 生物医学 工业工程 文化艺术
三、数字图像的应用
航空航天
生物医学
四、拓展
数字图像可以分为矢量图和位图。 矢量图不会因缩放而失真，任意放大都不会影响其清晰度； 位图放大时，可能会出现模糊或失真的现象。
五、练习
假设用“0”代表白色方格、“1”代表黑色方格，请根据左图在 右图中填写对应的编码。
谢谢聆听
数字图像分辨率 1200×900
数字图像分辨率 400×300
二、图像数字化
图像数字化： 相机、手机等数字设备将采集到的画面转化成计算机能处理的
数字图像的过程。在数字图像文件中，每个像素都由二进制数表示。
二进制： 二进制只有两个基本符号“0”和“1”，采用逢二进一的进位
规则。如十进制的10表示的数值是10，二进制的10表示的数值是2。
第2课 图像编码
浙摄版2023版 四年级下册
学习目标
1.数字图像的认识 2.图像数字化的过程 3.数字图像的应用
复习引入
数字化：将复杂多样的信息转化为计算机可以识别并处理的数据的过程。 数字图像：按照一定规则编码生成的图像文件，计算机才能处理。
一、认识数字图像
第7章图像编码.ppt
像素冗余
由于任何给定的像素值，原理上都可以 通过它的相邻像素预测到，单个像素携 带的信息相对是小的。对于一个图像， 很多单个像素对视觉的贡献是冗余的。 这是建立在对邻居值预测的基础上。
例：原图像数据：234 223 231 238 235 压缩后数据：234 11 -8 -7 3，我们可以
对一些接近于零的像素不进行存储，从而 减小了数据量
7.1.5 图像传输中的压缩模型
源数据编码：完成原数据的压缩。
通道编码：为了抗干扰，增加一些容错、 校验位、版权保护，实际上是增加冗余。
通道：如Internet、广播、通讯、可移动介 质。
源数据 编码
通道 编码
通道
通道 解码
源数据 解码
7.2 哈夫曼编码
1.
根据信息论中信源编码理论，当平均码长R大于等于图像熵H时，总可设 计出一种无失真编码。当平均码长远大于图像熵时，表明该编码方法效率很低； 当平均码长等于或很接近于（但不大于）图像熵时，称此编码方法为最佳编码, 此时不会引起图像失真； 当平均码长大于图像熵时，压缩比较高，但会引起图 像失真。
第七章 图像编码
7.1 图像编码概述 7.2 哈夫曼编码 7.3 香农-范诺编码 7.4 行程编码 7.5 LZW编码 7.6 算术编码 7.7 预测编码 7.8 正交变换编码 7.9 JPEG编码 7.10 编程实例
7.1 图像编码概述
7.1.1 图像编码基本原理
虽然表示图像需要大量的数据，但图像数据是高度相关的， 或者说存在冗余（Redundancy）信息，去掉这些冗余信息后可以 有效压缩图像， 同时又不会损害图像的有效信息。数字图像的 冗余主要表现为以下几种形式：空间冗余、时间冗余、视觉冗余、 信息熵冗余、结构冗余和知识冗余。
《JPEG图像编码标准》课件
变换编码
将图像数据从空间域变换到频率域，通过量化操 作减少数据量。
熵编码
根据图像数据的统计特性，采用可变长编码方法 进一步压缩数据。
解码算法的实现
逆量化和反变换
将经过量化和编码的数据进行逆量化和反变换，恢复到频率域。
逆预测和重构
根据预测编码和解码算法，逆向计算并重构图像像素值。
错误纠正和检测
在解码过程中，采用错误纠正和检测技术确保解码数据的完整性。
算术编码是一种高级的数据压 缩算法，用于处理具有复杂概 率分布的数据。在JPEG中，算 术编码用于处理经过哈夫曼编 码的数据。
编码效率的评价
80%
压缩比
压缩比是衡量图像压缩效果的重 要指标，指原始图像大小与压缩 后图像大小的比值。JPEG算法的 压缩比通常在20:1到100:1之间 。
100%
图像质量
高效的压缩比
JPEG通过离散余弦变换（DCT）和量化技术实现了较高的压缩比， 能在较低的比特率下保持较好的图像质量。
灵活的压缩参数
JPEG允许用户根据需求选择不同的压缩参数，如压缩质量、色彩模式 等，以满足不同的应用场景和性能要求。
JPEG图像编码标准的缺点
有损压缩
JPEG采用有损压缩方式，在压缩过程中会丢失部分图像信息，导 致图像质量的损失。尤其在低比特率下，图像细节和颜色过渡可
DCT的性质
DCT具有能量压缩和去相关性的特点。在JPEG编码中，通过应用 DCT，可以有效地去除图像中的空间冗余，将大部分能量集中在 少量的系数上，从而实现高效的图像压缩。
DCT在JPEG中的应用
JPEG编码流程
JPEG标准采用离散余弦变换作为核心的图像压缩技术。首先，将原始图像划分为8x8的块，然后对每个块进行 DCT变换，得到DCT系数矩阵。接下来，对系数矩阵进行量化，去除不重要的信息，最后采用游程编码和哈夫曼 编码进行压缩编码。
将图像数据从空间域变换到频率域，通过量化操 作减少数据量。
熵编码
根据图像数据的统计特性，采用可变长编码方法 进一步压缩数据。
解码算法的实现
逆量化和反变换
将经过量化和编码的数据进行逆量化和反变换，恢复到频率域。
逆预测和重构
根据预测编码和解码算法，逆向计算并重构图像像素值。
错误纠正和检测
在解码过程中，采用错误纠正和检测技术确保解码数据的完整性。
算术编码是一种高级的数据压 缩算法，用于处理具有复杂概 率分布的数据。在JPEG中，算 术编码用于处理经过哈夫曼编 码的数据。
编码效率的评价
80%
压缩比
压缩比是衡量图像压缩效果的重 要指标，指原始图像大小与压缩 后图像大小的比值。JPEG算法的 压缩比通常在20:1到100:1之间 。
100%
图像质量
高效的压缩比
JPEG通过离散余弦变换（DCT）和量化技术实现了较高的压缩比， 能在较低的比特率下保持较好的图像质量。
灵活的压缩参数
JPEG允许用户根据需求选择不同的压缩参数，如压缩质量、色彩模式 等，以满足不同的应用场景和性能要求。
JPEG图像编码标准的缺点
有损压缩
JPEG采用有损压缩方式，在压缩过程中会丢失部分图像信息，导 致图像质量的损失。尤其在低比特率下，图像细节和颜色过渡可
DCT的性质
DCT具有能量压缩和去相关性的特点。在JPEG编码中，通过应用 DCT，可以有效地去除图像中的空间冗余，将大部分能量集中在 少量的系数上，从而实现高效的图像压缩。
DCT在JPEG中的应用
JPEG编码流程
JPEG标准采用离散余弦变换作为核心的图像压缩技术。首先，将原始图像划分为8x8的块，然后对每个块进行 DCT变换，得到DCT系数矩阵。接下来，对系数矩阵进行量化，去除不重要的信息，最后采用游程编码和哈夫曼 编码进行压缩编码。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
可知
Mickey服装可变换的颜色数 （最大颜色数） _____________________ 256*256*256
0 ~ 255
0 ~255
可知
0 ~ 255
每一种原色需要几位二进制数表示？
____________ 8
每一种颜色需要几位二进制数表示？
____________ 8*3= 24
562（KB） 。 保存文件mickey.bmp到桌面。查看属性，记录文件大小_____________
位图编码
活动三：使用Mickey变装程序，回答下列问题： RGB模式 绿色 （颜色）、原色三是_______ 红色 （颜色）、原色二是_______ 蓝色 （颜色） 1）原色一是_______
2）每一种原色的数值范围
原色一
原色二
原色三
可知
Mickey服装可变换的颜色数 （最大颜色数） _____________________ 256*256*256
0 ~ 255
0 ~255
可知
0 ~ 255
每一种原色需要几位二进制数表示？
____________ 8
每一种颜色需要几位二进制数表示？
____________ 8*3= 24
562（KB） 。 保存文件mickey.bmp到桌面。查看属性，记录文件大小_____________
这幅图像（分辨率：400*480）的数据量（KB）
完成：练习三第1题。
双击打开桌面\学生包\mickey变装.exe
位图编码
活动三：使用Mickey变装程序，回答下列问题： RGB模式 绿色 （颜色）、原色三是_______ 红色 （颜色）、原色二是_______ 蓝色 （颜色） 1）原色一是_______
2）每一种原色的数值范围
原色一
原色二
原色三
完成：练习一第2题
8 * 8 *1 /8 =8（字节）
分辨率 每像素 二进制位数 单位转换 位字节
位图编码
活动二：假定有一幅分辨率为8*8的、8色彩色图像， 用二进制数表示。
完成：练习二第1题
位图编码
活动二：假定有一幅分辨率为8*8的、8色彩色图像， 计算这幅图像的数据量。
完成：练习二第2题
位图编码
位图编码
活动三：使用Mickey变装程序，回答下列问题： RGB模式 绿色 （颜色）、原色三是_______ 红色 （颜色）、原色二是_______ 蓝色 （颜色） 1）原色一是_______
2）每一种原色的数值范围
原色一
原色二
原色三
可知
Mickey服装可变换的颜色数 （最大颜色数） _____________________ 256*256*256
• 采样 • 量化
330个像素
分辨率
500个像素
图像总的像素=330*500 =16500
位图编码
活动一：假定有一幅分辨率为8*8的黑白两色图像， 用二进制数表示。
（写出第1行所对应的二进制代码）
完成：练习一第1题
位图编码
活动一：假定有一幅分辨率为8*8的黑白两色图像， 用二进制数表示。
（写出第1行所对应的二进制代码）
活动二：假定有一幅分辨率为8*8的、8色彩色图像， 计算这幅图像的数据量。
完成：练习二第2题
8 * 8 *3 /8 =24（字节）
分辨率 每像素 二进制位数 单位转换 位字节
位图编码
活动三：使用Mickey变装程序，探究： 1.计算机中的三原色是指什么？ 2.计算机能表示的最大颜色数是多少？ 3.每一种颜色用几位二进制数表示？
图像分类：
分类
描述方式
由像素构成，每个像素 记录颜色信息
特点
放大会失真 图像色彩层次丰富 数据量大 放大不会失真 图像色彩层次不丰富 数据量小
位图
矢量图
直线和曲线等属性来描 述图形的，显示时通过 数学公式计算获得
① 放大是否会失真？ ② 图像色彩层次是否丰富？ ③ 数据量大还是小？
位图编码
红红白白白白白黄
001 001 111 111 111 111 111 011
400*480*24/8/1024 ≈562（KB）
位图编码
图像数据量= 手机拍摄的彩色图像：
分辨率
*
8
每像素二进制位数
（字节）
分辨率2368*4208、每像素二进制位数是24位
2368*4208 *24 /8 /1024/1024 ≈28.5（MB）
如何为位图文件“瘦身”？
降低分辨率
减少每像素的二进制位数
用最简单的方式报出以下数据。
90 90 90 90 80 80 70 70 70 70 70 70 80 80 80 60
位图“瘦身”
活动四：假定有一幅分辨率为8*8的、8色彩色图像， 第四行所对应的编码如下所示，尝试设计一种瘦身方案
000 100 001 101 010 110 011 111
优化位图编码
位图“瘦身”
方法：降低分辨率
图像变小 清晰度降低
改变后图像 200*240 （141KB）
Mickey原图 400*480（562KB）
改变后图像 恢复至原图大小 （141KB）
位图“瘦身”
方法：减少每像素二进制位数
颜色失真
Mickey原图 400*480，每像素24位二进制数（562KB）
改变后图像 400*480，每像素8位二进制数（189KB）
位图“瘦身”
活动四：假定有一幅分辨率为8*8的、8色彩色图像， 第四行所对应的编码如下所示，尝试设计一种瘦身方案
000 100 001 101 010 110 011 111
红红白白白白白黄
001 001 111 111 111 111 111 011
0 ~ 255
0 ~255
可知
0 ~ 255
每一种原色需要几位二进制数表示？
____________ 8
每一种颜色需要几位二进制数表示？
____________ 8*3= 24
562（KB） 。 保存文件mickey.bmp到桌面。查看属性，记录文件大小_____________
这幅图像（分辨率：400*480）的数据量（KB） 完成课堂记录单练习三第2题。
1 0
颜色（2种）二进制位数（1位）
位图编码
活动一：假定有一幅分辨率为8*8的黑白两色图像， 用二进制数表示。
（写出第1行所对应的二进制代码）
0 1
位图编码
活动一：假定有一幅分辨率为8*8的黑白两色图像， 计算这幅图像的数据量。
完成：练习一第2题
位图编码
活动一：假定有一幅分辨率为8*8的黑白两色图像， 计算这幅图像的数据量。